JP4281936B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ露光系を有する画像形成装置のレーザビームの出力を加減して解像度毎に安定した高品質の画像や任意の濃度条件の画像を得る画像形成装置に関する。また、解像度は長さ25.4mm当たりに並ぶ判別可能なドット数で表し、この数をdpiと定義する。
【0002】
【従来の技術】
登録特許2746942号では、主走査ラインにおける基準パターン及び顕像化されないパターンの各レベル信号を感光体上で検出してその比を求め、その比の値がどのランクに属するかを演算して比較し、そのランクに応じてあらかじめ設定してある基準値との差を求め、LD(レーザダイオード)で出力されるレーザビーム1ラインの幅を補正するようにしてある。しかし、これには次のような欠点がある。
【0003】
即ち、前記1ラインは走査線と走査線間の白地の部分とで白黒のラインペアを構成するが、そのラインペアでは、副走査方向の線幅は明確に検出することができるが、主走査方向の線幅(スポット幅)はスポットがライン上に連続的に繋がっておりその方向のスポット幅を検出することは実質的にできない。したがって、線幅を変えて濃度を補正することは正確にはできない。そして、線幅変更による濃度調節は、パルス幅変調方式(PWM)、パワー変調の両方が可能としているが、上記の理由で精度的に不正確であり可成りの困難性を伴う。
【0004】
また、特開平07−25063号では、複数のレーザを独立に奇数、偶数列に使い分けて駆動して、規定画像濃度を形成し、各レーザによる濃度を検出比較し、各レーザの出力レベルを合わせ込むように調整している。しかし、これには次のような欠点がある。
【0005】
即ち、複数のレーザビーム出力の像の濃度を比較してパワーを合わせ込むことにより、レーザ個々の濃度を等しくすることは可能であるが、感光体の感度やトナーの物性等の諸条件が経時的に変わって行くと、実際に得られる画像濃度は変化してしまい、そのような経時的な変化を補正することはできない。
【0006】
更に、特開昭61−189575号では、中間調画像を作成する手段とそれを顕像化し、濃度をセンサで検出して、検出された濃度に対応してレーザ発光強度(レーザが発光ダイオードであるので、LD出力、LDパワーともいう)を制御するようにしてある。しかし、これには次のような欠点がある。
【0007】
即ち、作成される中間調は、パルス幅変調で形成され、その濃度をLDパワーを調整することで合わせるようにしてある。この場合、パルス幅変調で描かれた画像の中間調の濃度はLDパワーを加減させて補正できるが、パルス幅変調の最大値で作成されたドットに相当する、1ビットのドットで形成された高濃度部の画像の濃度は前述のLDパワーを変化させたことにより、所望の値とは違ったものに変化してしまう可能性が大きい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来技術の欠点を排除し、特に、次のような点を解決した画像形成装置を提供することを課題目的にする。
【0009】
(1)1ビット網点による画像は、画像パッチの網点パターンの密度で密度及び濃度が規定されているが、網点を構成するドット1個、1個の面積が画像形成毎に変化すると、中間調濃度が変化し、また、1枚当たりの画像を作成するためのトナーの消費量も変化してしまうので、このような現象が起こらないようにする。即ち、ドットの径を一定に制御することにより、1ビット網点による画像での中間調濃度の安定性やトナー消費量を一定にすることを可能にする。
【0010】
(2)1ビット画像のドットの径は、感光体感度、書き込み系の調整ばらつきによって変化し、また経時的には、レーザ系の汚れ、現像剤の劣化等の変動要因により変化してしまうので、これらの影響が出ないようにする。
【0011】
(3)書き込み系は400dpi/600dpi等解像度によって、レーザのドットの径が異なり、それぞれに最適化する必要があるので、その切り替えが円滑で正確に簡単にできるようにする。
【0012】
(4)400dpi/600dpiの解像度毎に、ドット径の制御を行なえば確実であるが、画像パッチを作成するに当たり、トナー消費量を抑えたい、補正に要する時間を節約したい等の要望があり、これを実現化するため、どちらか一方の補正のみを、感光体上に作成した画像パッチで行い、他方の修正は予め実験的に蓄積した前者の補正量との差分を入力することにより行えることも可能にする。
【0013】
(5)更に、ドット径の値を一旦、一定にした上で、ユーザー等の使用上の要望や裁量でより太い文字画像や反対に細い文字画像、即ちトナーの消費量は増えても画像濃度が高いドット径の設定やトナー消費量を抑えたドット径の設定が簡単にできるようにする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この目的は次の技術手段(1)〜()の何れかによって達成される。
【0019】
)レーザビームにより複数の解像度で画像情報に対応した静電潜像を感光体上に形成し、前記静電潜像を現像して顕画像を得る画像形成装置において、
一つの解像度に対して、レーザの出力を変化させて、前記感光体上に1ビットの網点画像からなる規定画素密度の画像パッチを作成し、該画像パッチを現像し、現像した前記画像パッチの濃度を検出し、検出した濃度情報に基づいて、規定画素密度の画像パッチが規定濃度となる前記レーザの第1出力を求め、別の解像度のレーザビームに対しては、求めた前記レーザの前記第1出力に対して、オフセット値を加減し、該オフセット値を加減した前記レーザの第2出力を求め、前記第1、第2出力をメモリに記憶し、前記解像度の一つで画像形成を行う場合に、前記メモリから選択して読み出した前記レーザの出力に基づいて前記レーザの出力を制御し、画像パッチ及び定常の画像を形成するレーザの出力調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
)レーザビームにより複数の解像度で画像情報に対応した静電潜像を感光体上に形成し、前記静電潜像を現像して顕画像を得る画像形成装置において、
一つの前記解像度に対して、レーザの出力を変化させて、前記感光体上に1ビットの網点画像からなる規定画素密度の画像パッチを作成し、前記感光体上の前記画像パッチの電位を検出し、検出した電位情報に基づいて、規定画素密度の画像パッチが規定電位となるレーザの第1出力を求め、別の前記解像度のレーザビームに対しては、求めた前記レーザの前記第1出力に対して、オフセット値を加減し、該オフセット値を加減した前記レーザの第2出力を求め、前記第1、第2出力をメモリに記憶し、前記解像度の一つで画像形成を行う場合に、前記メモリから選択して読み出した前記レーザの出力に基づいて前記レーザの出力を制御し、画像パッチ及び定常の画像を形成するレーザの出力調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
)前記規定画素密度の前記画像パッチは0.5程度の濃度を有することを特徴とする前記(1)及び(2)のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0026】
ここに本発明に用いるオフセットについて次のように定義する。
装置の複数の駆動状態のそれぞれに、検出手段により種々の要因変化に対する補正値が得られている場合、1つの駆動状態から他の駆動状態に転換するときには、前記検出手段によって予め得られている各補正値の差分をオフセット値として前記1つの駆動状態の補正値に入力することにより、所望の他の駆動状態への正確な補正転換が簡単に行えるようにする。その転換行為をオフセットと呼び、前記補正値の差分をオフセット値と呼ぶことにする。
【0027】
また、解像度は長さ25.4mm当たりに並ぶ判別可能なドット数で表し、この数をdpiと定義する。
【0028】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の一実施例について、先ず、図1に示す概略構成図によって説明を行う。
【0029】
図1に示す画像形成装置は、デジタル方式による画像形成装置であって、画像読取り部A、画像処理部B、画像形成部C、転写紙搬送手段としての転写紙搬送部Dから構成されている。
【0030】
画像読取り部Aの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台11上に載置された原稿は原稿搬送ローラ12によって1枚宛分離搬送され読み取り位置13aにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ12によって原稿排紙皿14上に排出される。
【0031】
一方、プラテンガラス13上に置かれた場合の原稿の画像は走査光学系を構成する照明ランプ及び第1ミラーから成る第1ミラーユニット15の速度vによる読み取り動作と、V字状に位置した第2ミラー及び第3ミラーから成る第2ミラーユニット16の同方向への速度v/2による移動によって読み取られる。
【0032】
読み取られた画像は、投影レンズ17を通してラインセンサである撮像素子CCDの受光面に結像される。撮像素子CCD上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号(輝度信号)に光電変換されたのちA/D変換を行い、画像処理部Bにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。
【0033】
画像形成部Cでは、画像形成ユニットとして、ドラム状の感光体21と、その外周に、帯電手段である帯電器22、電位検出手段85、現像手段である現像器23、転写手段である転写器24、分離手段である分離器25、クリーニング手段26、濃度検出手段80及びPCL(プレチャージランプ)27が各々動作順に配置されている。感光体21は、光導電性化合物をドラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体(OPC)が使用され、図示の時計方向に駆動回転される。
【0034】
回転する感光体21へは帯電器22による一様帯電がなされた後、記録された画像処理部Bのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が、露光光学系30によりレーザビームによって行われる。書込手段である露光光学系30はレーザダイオード(LD)36Aを発光光源とし、回転するポリゴンミラー31、fθレンズ34、シリンドリカルレンズ35を経て反射ミラー32により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体21に対し、Aoの位置において像露光が行われ、感光体21の回転(副走査)によって潜像が形成される。
【0035】
感光体21上の潜像は現像器23によって反転現像され、感光体21の表面に可視像のトナー像が形成される。転写紙搬送部Dでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの転写紙Pが収納された転写紙収納手段としての給紙ユニット41(A)、41(B)、41(C)が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット42が設けられていて、それらの何れかから選択された転写紙Pは案内ローラ43によって搬送路40に沿って給紙され、給紙される転写紙の傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対44によって転写紙Pは一時停止を行ったのち再び搬送され、搬送路40、転写前ローラ43a及び転写進入ガイド板46に案内され、感光体21上のトナー画像が転写位置Boにおいて転写器24によって転写紙Pに転写され、次いで分離器25によって除電されて転写紙Pは感光体21面より分離し、搬送装置45により定着器50に搬送される。
【0036】
定着器50は定着ローラ51と加圧ローラ52とを有しており、転写紙Pを定着ローラ51と加圧ローラ52との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを熔着させる。トナー画像の定着を終えた転写紙Pは排紙トレイ64上に排出される。
【0037】
また、図2の感光体周りの正面図や図3の感光体周りの上面図に示すように、クリーニング手段26としての導電性ポリウレタンを用いたクリーニングローラ26Bやクリーニングブレード26Aが設けられていると共に、特定の解像度について濃度変化させた各画像パッチの平均濃度を検出する濃度検出手段80又は電位検出手段85が設けられている。
【0038】
以下、本発明の大きな特色である、各解像度に応じた適正濃度を得るためのレーザ露光系のレーザビームの出力の調節手段について具体的に説明する。
【0039】
本発明では、解像度毎にレーザビームの出力を加減調節し、図5の濃度−感度線図の中間の濃度になるようなパターンで、図6又は図7の模式図に示すような各解像度についての中間調の規定画素密度の画像パッチを感光体上に作成し、その現像濃度又は電位が規定濃度又は規定電位になるレーザビームの出力を求めることにより、感光体の感度変化やトナー物性の変化に影響されることのない適正濃度の画像が常に得られるようにしてある。
【0040】
これを更に具体的に説明すると次のようになる。
[400dpi/600dpi個々に調整を行う場合]
(1) 400dpiにて、レーザビームの出力を変化させて、図6の模式図に示すような中間調の規定画素密度の画像パッチを複数(少なくとも2個)感光体21上に作成する。そして感光体21上への画像パッチの作成は、図8のプロセスの構成を示すブロック図で図示するように、画像処理部Bに記憶されている画像パッチがCPU92とレーザビームの出力調節手段36と書込手段(露光光学系)30とで構成される画像パッチ作成手段90によって感光体21上に書き込まれ、現像手段としての現像器23によって現像されることによってなされ、その濃度は濃度検出手段80によって濃度検出される。
【0041】
(2) レーザビームの出力調節手段36の出力の振り方は、レーザビームの出力可変幅の範囲で一定の出力間隔毎でも良いし、現在使用中の出力値(初期値)の前後の値でも良い。したがって、画像パッチもレーザビームの出力可変幅の範囲か、現在使用のレーザビームの出力値の周りで図8の矢印の5本の線で示すように5個程度感光体上に作成する。1個の画像パッチの大きさは、図6の模式図に示すように20mm×30mm程度で良い。
【0042】
(3) 前記画像パッチは1ビットによる網点画像であり、この網点画像は、誤差拡散法、スクリーン法等適当な方法で作成する。これを予め、図8のプロセスに示すように、CPU92内の画像処理部Bに記憶させて置き、必要時にこれを取り出し、レーザビームの出力調節手段36に入力して使用する。
【0043】
(4) 作成する前記画像パッチは必ずしも孤立点でなくて良いが、ドットの重なり具合が小さい、一定密度のパッチとする。その画像パッチ濃度は0.5が良く、その濃度検知が感度良く検知できる濃度検出手段80を具備することが望ましい。
【0044】
(5) 濃度検出手段80は、ドット個々の濃度を検出するのではなく、平均としての濃度を検出すれば良く、拡散光を利用したセンサが良い。
【0045】
(6) 図2の正面図、図3の上面図及び図8のプロセスの構成を示すブロック図に示したように感光体上に作成した各画像パッチの濃度を前記濃度検出手段80によって検出し、レーザビームの出力(スポット径)と画像濃度の関係が図4のレーザビーム出力と適性濃度の関係を表すグラフに示す400dpiの画像パッチを用いたときの適正濃度となる濃度を自動的に選択する。このようにして、必要な適正濃度を得られるレーザビームの出力が決定できる。
【0046】
(7) 決定したレーザパワーを400dpi用の不揮発性メモリ93に格納する。
【0047】
(8) 次に、図7の模式図に示すような規定画素密度の画像パッチを用いて600dpiにて、同様に(1)〜(7)を行い、決定したレーザビームの出力を600dpi用の不揮発性メモリ93に格納する。
【0048】
(9) 400dpi/600dpiそれぞれの何れかが選択された場合、その選択された解像度の不揮発性メモリから出力値を選択して、画像パッチを感光体上に形成する。そして、一定コピー枚数毎、又は一定時間毎に自動で画像パッチを作成し、LDの出力値を決める。これにより画像濃度は一層正確に保持される。
【0049】
(10) レーザビームの出力を変化させて画像パッチを感光体上に作成した後、現像することなく、潜像の状態で図2の正面図、図3の上面図及び図8のプロセスを示すブロック図の2点鎖線内に示すように電位検出手段85によって上記選択された解像度の画像パッチの静電電位を読みとり、それが規定電位となるように、レーザビームの出力を制御するようにしても良い。
[400dpiの調整のみで600dpiの補正を兼用する場合]
次の(1)〜(7)までは前項のそれに同じであるので、その骨子のみを述べる。
【0050】
(1) 400dpiにてレーザパワーを変化させて、図6に示したような規定画素密度の画像パッチを複数(少なくとも1個)感光体上に作成する。
【0051】
(2) パワーの振り方は、レーザパワー可変幅の範囲で一定間隔毎でも良いし、現在使用中のパワー(初期値)の前後の値でも良い。したがって、画像パッチもレーザパワー可変幅の範囲か、現在使用の値のパワーの周りで5個程度作成する。作成の大きさは、20mm×30mm程度で良い。
【0052】
(3) 1ビットによる網点画像を感光体上に作成する。網点画像は、誤差拡散法、スクリーン法等適当な方法で作成する。
【0053】
(4) 作成する画像パッチは必ずしも孤立点でなくて良いが、ドットの重なり具合が小さい、一定密度の画像パッチとする。画像パッチの濃度は0.5程度であり、その濃度検知が感度良く検知できる濃度検出手段80を具備することが望ましい。
【0054】
(5) 濃度検出手段80は、ドット個々の濃度を検出するのではなく、平均としての濃度を検出すれば良く、拡散光を利用したセンサがよい。
【0055】
(6) 図2の正面図、図3の上面図及び図8のプロセスを示すブロック図に示したように感光体上に作成した画像パッチの濃度を前記濃度検出手段80によって検出し、レーザパワーと画像濃度の関係が図4のグラフに示す400dpiの画像パッチを用いたときの適正濃度となる濃度を選択する。このようにして、必要な適正濃度を得られるレーザパワーが決定できる。
【0056】
(7) 決定したレーザパワーを400dpi用不揮発性メモリ93に格納する。
【0057】
(8) 600dpiが選択された場合は、図8のプロセスの構成に示すように400dpi用不揮発性メモリ93から、値を選択し、予め定められたオフセット値を加減する。
【0058】
(9) 図8の点線で示すようにオフセット値入力による解像度変換手段94で、オフセット値を加減して600dpiのレーザビームの出力にし、その情報をレーザビームの出力調節手段36に送って定常の画像作成に使用する。
【0059】
(10) 以上とは別に、400dpiのレーザビームの出力を変化させて画像パッチを感光体21上に作成した後、現像することなく、図8に示すように、潜像の状態で電位検出手段85にて画像パッチの静電電位を読みとり、それが規定電位となるように、レーザビームの出力を制御、その後オフセット値を加減して600dpiのレーザビームの出力としても良い。
【0060】
この応用手段として、次の(11)、(12)、(13)項に示すような特殊な使い方をすることもできる。
【0061】
(11) ユーザー又はユーザーの意向を反映したサービスマンが選択した、オフセット値を入力して画像の濃度を加減する。
【0062】
(12) オフセット値の選択手段は、テンキー入力でも良いし、濃度ボタン選択、DipSW選択等いずれでも良い。
【0063】
(13) オフセット値を加減したレーザビームの出力にて任意の好みの濃度条件の画像作成に使用する。
【0064】
上述のように構成した本発明の実施の形態の一例で分かるように、所望の解像度の画像パッチをレーザビームの出力を変えて複数個感光体上に形成させ、適正濃度に対応したレーザビームの出力を自動的に選定してこのレーザビームの出力に固定し、以後、その状態で決まるレーザビームのドット径が維持されることにより適正な画像濃度が維持され、定期的な濃度検定とそれによるレーザビームの出力の再固定を簡単に行えるので、その画像濃度は感光体の感度劣化やレーザ光学系の光路中の汚れやトナー物性の変化等の経時変化に殆ど関係なく良好な高画質を保持できる。しかもそのドット径は前記感光体上に形成された規定密度の画像パッチの平均濃度を測って選定することにより正確で簡単に決まるものである。また、感光体上の画像パッチの濃度選定の代わりに、未現像の状態で静電電位を測定して適正な静電電位を選定してレーザビームの出力を決めるようにしても良い。また、オフセット値を入力することにより別の解像度の画像への切り替えも精度良く簡単に行うことができるようになった。更にその操作により特殊濃度の画質を得ることも簡単にできるようになった。このような効果を纏めると下記のようになる。
【0065】
【発明の効果】
(1)LDのレーザビーム出力による、レーザ書き込み系の汚れ補正が可能で、常に一定の大きさのドットで適性濃度の画像が形成できる。
(2)LDのレーザビーム出力により、現像特性の変化に対応したレーザビームのドット径補正が可能で、適正な画像の濃度に対応させて、常に一定の大きさのドットの画像が形成できる。
(3)ドットの大きさが一定に保てるため、トナー消費量も一定の割合に保てる。
(4)400dpi/600dpi個々にドット径を補正するため、それぞれに安定したドット径を保つことができる。
(5)400dpiの補正値にて、レーザビーム出力を決め、600dpiに対しては補正値をオフセット値として加えることで対応すれば、ドット径補正のための画像パッチを複数回作成して、トナー消費量、リサイクルトナー量を増やすことを防げるし、補正に必要な時間を短くすることができる。
(6)ユーザーの要望によるオフセット値を加えることにより、好みの任意の濃度条件の画質を下記のように得ることができる。即ち、
1)オフセット値をプラス側(レーザビームの出力アップ)にすると太い文字画像が得られる。また、濃度が濃い画像が得られる。
【0066】
2)オフセット値をマイナス側(レーザビームの出力ダウン)にすると、細い文字画像が得られると共に、トナー消費量が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の全体の構成を示す概要構成図である。
【図2】本発明の画像形成装置における感光体周りの構成を示す正面図である。
【図3】本発明の画像形成装置における感光体周りの濃度検出手段及び電位検出手段の配置を示す上面図である。
【図4】中間調におけるレーザビーム出力と適性画像濃度との関係を示すグラフである。
【図5】画像形成装置のセンサ感度と画像濃度との関係を示すグラフである。
【図6】400dpiの解像度における中間調の規定画素密度の画像パッチを示す模式図である。
【図7】600dpiの解像度における中間調の規定画素密度の画像パッチを示す模式図である。
【図8】感光体上の画像パッチの濃度検出又は静電電位検出に基づきレーザビームの出力を調節して適正画像を得るプロセスを示すブロック図である。
【符号の説明】
21 感光体
22 帯電器
23 現像器
24 転写器
25 分離器
26 クリーニング手段
26A クリーニングブレード
27 除電ランプ(PCL)
30 書込手段(露光光学系)
36 レーザビームの出力調節手段
36A レーザダイオード
80 濃度検出手段(濃度コントロール用センサ)
85 電位検出手段
90 画像パッチ作成手段
92 CPU
93 不揮発性メモリ
94 オフセット値入力による解像度変換手段

Claims (3)

  1. レーザビームにより複数の解像度で画像情報に対応した静電潜像を感光体上に形成し、前記静電潜像を現像して顕画像を得る画像形成装置において、
    一つの解像度に対して、レーザの出力を変化させて、前記感光体上に1ビットの網点画像からなる規定画素密度の画像パッチを作成し、該画像パッチを現像し、現像した前記画像パッチの濃度を検出し、検出した濃度情報に基づいて、規定画素密度の画像パッチが規定濃度となる前記レーザの第1出力を求め、別の解像度のレーザビームに対しては、求めた前記レーザの前記第1出力に対して、オフセット値を加減し、該オフセット値を加減した前記レーザの第2出力を求め、前記第1、第2出力をメモリに記憶し、前記解像度の一つで画像形成を行う場合に、前記メモリから選択して読み出した前記レーザの出力に基づいて前記レーザの出力を制御し、画像パッチ及び定常の画像を形成するレーザの出力調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. レーザビームにより複数の解像度で画像情報に対応した静電潜像を感光体上に形成し、前記静電潜像を現像して顕画像を得る画像形成装置において、
    一つの前記解像度に対して、レーザの出力を変化させて、前記感光体上に1ビットの網点画像からなる規定画素密度の画像パッチを作成し、前記感光体上の前記画像パッチの電位を検出し、検出した電位情報に基づいて、規定画素密度の画像パッチが規定電位となるレーザの第1出力を求め、別の前記解像度のレーザビームに対しては、求めた前記レーザの前記第1出力に対して、オフセット値を加減し、該オフセット値を加減した前記レーザの第2出力を求め、前記第1、第2出力をメモリに記憶し、前記解像度の一つで画像形成を行う場合に、前記メモリから選択して読み出した前記レーザの出力に基づいて前記レーザの出力を制御し、画像パッチ及び定常の画像を形成するレーザの出力調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記規定画素密度の前記画像パッチは0.5程度の濃度を有することを特徴とする請求項1及び2のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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